電生功能水在海南設施栽培中的應用前景分析

劉書偉，王 燕，何 仲，康小平,孫慧霞

(1.海南熱帶海洋學院 生態環境學院，海南 三亞 572022；2.海南熱帶海洋學院 海洋信息工程學院，海南 三亞 572022)

1 引言

設施栽培是人為創造適宜作物生長發育的小氣候環境，進行反季節和跨地區種植的生產方式。設施栽培技術的推廣應用，解決了“淡季”農產品供不應求的難題，但設施栽培因自身特點及高附加值作物的連作，導致毀滅性的病害發生，嚴重影響作物產量和品質[1]。而大量化學藥劑的使用導致環境污染進而影響人體健康，所以需探求新型綠色、無公害農業的解決方案。電生功能水(Eecotrlyzed Functional water，EFW)是通過現代高科技手段，讓水發生物理、化學性狀的變化，產生具有殺菌及促長功能的物理處理水，在國外一度被稱為21世紀的魔水[2]。目前EFW在海南省內的應用研究較鮮見，本文主要介紹EFW特性及在農業中的應用現狀，為研究設施栽培中病蟲害的物理防治及利用力度提供依據，并為海南省發展綠色農產品、高效可持續農業及物理農業技術提供參考。

2 海南設施栽培及其病蟲害問題分析

2.1 海南設施栽培概況

海南利用豐富的光熱資源和生物資源發展熱帶設施農業是現代農業發展的重要方向。在海南進行設施栽培既可防寒保溫，還可減少臺風暴雨造成的死苗、病害頻發[3]。海南設施農業始于20世紀90年代，自吳明珠院士大棚引種哈密瓜成功后才開始高速發展，種植作物由西、甜瓜為主，拓展到葉菜類、辣椒、豉豆、苦瓜等蔬菜作物，大棚栽培以南部三亞、樂東、陵水三市縣為主產區逐漸擴展到全省。2011年海南省設施大棚瓜菜種植面積為12000 hm2，目前以每年超過1300 hm2的速度遞增[4]。其中據海南省農業廳統計，2017年秋季至2018年春季海南大棚哈密瓜栽培面積達1萬 hm2(15萬畝)。同時各市縣設施發展勁頭足[5]，如根據三亞發展計劃2015年設施大棚達到4萬多畝，到2020年設施農業達到6～7萬畝，銷售總收入將會實現上百億元。

2.2 設施栽培病蟲害問題

設施栽培因封閉嚴密，基本沒有外來病害侵染，在理論上病害發生很輕，但是現實恰恰相反[6]。由于設施內濕度大、溫度高、風速低，再加上高附加值作物的累作或連作，土壤中各種病原菌、蟲卵積累形成了不同類別的土傳病害：如苗期發生的猝倒病、立枯病等；茄果類青枯病、黃枯萎病等；番茄的疫病、潰瘍病等；瓜類枯萎病及根結線蟲病等。通常栽種3～5年后，毀滅性土傳病害如枯萎病、根腐病、黃萎病、青枯病及根結線蟲病等會發生并逐年加重，一般造成作物減產20%～40%，嚴重的減產60%以上甚至絕收[7]。如海南省大面積設施栽培的哈密瓜，基本都受到根結線蟲病的危害，導致植株矮小、枯萎甚至死亡，從而使哈密瓜的嚴重減產[8]。化學藥劑殺菌消毒是最簡單有效的連作障礙控制途徑[9]，我國設施農業多依靠化學方法控制病蟲害，使農產品和土壤中殘留、積累大量化學藥劑，進而污染環境、使病蟲害產生抗性影響人們身體健康。

3 電生功能水特性及在農業中的應用

3.1 電生功能水特性

電生功能水(EFW)又稱電解水或離子水，是將水置于一種特殊的裝置中經電場處理，使水的pH值、氧化還原電位、有效氯濃度等指標發生改變而產生的具有特殊功能的酸性電解水和堿性電解水的總稱[10]。EFW在與外界接觸的過程中很快會恢復成普通的水，不會對環境造成殘留及生物產生化學危害。EFW的氧化性，可起到不可逆轉破壞菌類生物脂膜透性的作用[11]，也是它殺菌效應的關鍵；經電場電解后形成的亞次氯酸中的氯離子，也具有較強的殺菌性；EFW攜帶的微電流給土壤創造一個微電流環境，可以抑制許多厭氧菌的生長[12]。EFW強酸水殺菌過程是瞬間強制性地奪取電子的過程，所以不會導致菌類形成抗藥性。電生功能水制取裝置結構簡單，與生產傳統化學制劑相比成本低廉，有利于其在醫療衛生、食品加工尤其是農業生產等各項事業中推廣應用。

3.2 電生功能水在農業中的應用

3.2.1 在果蔬保鮮上的應用

EFW在果蔬保鮮方面的應用報道較多。試驗表明有效氯濃度為8%的EFW冷激處理可誘導香蕉耐冷性并延緩低溫下香蕉發生冷害，在一定程度上抑制柑橘果實的衰老[13]；紀淑娟等[14]用pH值為2.37的EFW處理黃瓜不僅有良好的殺菌效果，還可延緩黃瓜的衰老進程；聶小鳳等[15]用pH值為5.9的EFW浸泡茄子可保持茄子較佳的內在和外在品質。pH值為6.0的微酸性EFW能有效控制蕎麥芽菜表面細菌和真菌數量且提高芽菜質量[16]。Abadias[17]、Guentzel等[18]表明微酸性EFW能有效抑制或殺滅鮮切果蔬表面的病原性微生物。此外，電生功能水在草莓、梨、番茄等果蔬的保鮮方面均有應用。

3.2.2 在植株病害防治方面的應用

EFW應用于植株病害防治方面也有研究，Al-Haq等值為[19]表明強酸性EFW可有效防治梨果腐病。Tsukagoshi等值為[20]發現強酸性EFW對草莓白粉病的防治效果顯著高于常規化學防治。王步云等[21]研究表明強酸性EFW對番茄白粉病和番茄細菌性葉斑病防治效果較好并有增產作用，對黃瓜白粉病的防治效果顯著并可促進植株生長，對產量和品質無不良影響[22]。Zhang等[23]發現經過酸性EFW室溫處理15 min后，花生中85%黃曲霉毒素被除掉，花生中的營養素(蛋白質、脂質、碳水化合物成分)沒有顯著性變化，花生表皮的顏色也沒有發生變化。

3.2.3 在土壤改良方面的應用

關于在土壤改良方面的應用，也有部分涉及，從理論上說酸堿電生功能水可以用來改良酸堿性的土壤，但并未見到報道。李洪建等[24]用pH值為4.5～6.5微酸性EFW對溫室土壤澆灌殺菌，測定總菌落數表明微酸性EFW的殺菌效果要優于臭氧水，雖然不同pH殺菌沒有顯著差別，但隨著其值的降低，菌落數值下降。相立等[25]在盆栽條件下研究了蘋果連作土壤澆灌微酸性(pH值為6.0)EFW對土壤環境和幼苗生長的影響表明，微酸性EFW能夠顯著提高幼苗的生物量和促進根系的生長，同時土壤中真菌數量降幅達48.1%，細菌/真菌比值增加120%，說明微酸性EFW可減輕蘋果連作障礙。研究表明，引起土傳病害的病原菌有病原真菌、病原細菌、根結線蟲及土傳病毒[26]等，所以EFW可用于土傳病害的防治。

由于酸性電解水具有殺菌能力強、無殘留、無污染、制取方便、安全經濟的特點，也被應用于醫療、食品加工、消除農殘及畜牧養殖行業中。

4 結語

電生功能水技術應用在設施栽培中是可行的。可采用電生功能水防治設施栽培中的土傳病害，以種植前對栽培介質噴施殺菌消毒并在栽培過程中定期噴施或澆灌，系統和全面的評價電生功能水的殺菌作用、改善土壤理化性質的功能及改善植株生長和品質狀況，確定EFW替代化學藥劑的可能性及減少化學藥劑使用次數所帶來的經濟效益和生態效益。總之，EFW作為物理農業領域的高新技術，其能高效廣譜瞬時殺菌、無殘留、無毒副用，對提高農產品安全性、保護生態環境和國民健康有重要意義。此技術為海南省農業走無公害、綠色之路提供參考，同時有利于實現習近平總書記要求的“打造海南熱帶特色農業王牌”及促進海南農業的高效可持續發展。